CS258196B1

CS258196B1 - Piezoelectric impulse probe

Info

Publication number: CS258196B1
Application number: CS869752A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Obraz; Miroslav Vatras
Original assignee: Jaroslav Obraz; Miroslav Vatras
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1988-07-15
Also published as: CS975286A1

Abstract

Řešení se týká piezoelektrické impulsové sondy určené pro prostředí s menším akustickým odporem než má piezoelektrický měnič. Podstata spočívá v tom, že mezi piezoelektrickým měničem a zatěžovacím prostředím na přední straně a tlumicím prostředím na zadní straně piezoelektrického měniče jsou tři planparalelní vrstvy o tlouštoe menší než je polovina vlnové délky ultrazvukové vlny v příslušné vrstvě. Akustický odpor střední vrstvy je vždy větší než akustický odpor zatěžovacího prostředí i tlumicího prostředí. Akustické odpory obou krajních vrstev jsou menší než akustické odpory střední vrstvy.The solution concerns a piezoelectric impulse probe designed for environments with lower acoustic resistance than the piezoelectric transducer. The essence is that between the piezoelectric transducer and the loading environment on the front side and the damping environment on the back side of the piezoelectric transducer there are three plane-parallel layers with a thickness less than half the wavelength of the ultrasonic wave in the respective layer. The acoustic resistance of the middle layer is always greater than the acoustic resistance of the loading environment and the damping environment. The acoustic resistances of both outer layers are less than the acoustic resistances of the middle layer.

Description

Vynález se týká piezoelektrické impulsové sondy určené pro prostředí s menším akustickým odporem než má piezoelektrický měnič.The present invention relates to a piezoelectric pulse probe designed for environments with less acoustic resistance than a piezoelectric transducer.

V ultrazvukové měřicí technice a zejména v defektoskopii se používají piezoelektrické sondy pro impulsové vysíláni a příjem ultrazvukových vln. Měnič vysílá a přijímá na své přední straně do zatěžovaciho prostředí, zatímco na zadní straně je tlumicí prostředí pro dosažení potřebné šířky frekvenčního pásma. Prostředí tzv. zatěžovací, do kterého měnič vysílá má u některých druhů sond měrný akustický vlnový odpor menší než je odpor měniče.Piezoelectric probes are used in the ultrasonic measuring technique, and in particular in the defectoscopy, for pulse transmission and reception of ultrasonic waves. The transducer transmits and receives on its front side to the load environment, while the backside has a damping environment to achieve the required bandwidth. In some types of probes, the so-called load environment into which the inverter transmits has a specific acoustic wave resistance less than the inverter resistance.

Jde o sondy úhlové fokusující a podobně, kde sonda do zatěžovaciho prostředí vysílá, před předsádku jako je plexisklo a také kapalina u sond imerzních nebo pro měřicí účely. Potom akustické odpory prostředí na obou stranách měniče jsou menší než odpor měniče. Nevýhodou tohoto jednoduchého uspořádání, kdy prostředí na obou stranách jsou přilepena pouze jednou vrstvou jiného prostředí je poměrně malá šířka frekvenčního pásma při určité citlivosti. Příčinou je nedostatečné přizpůsobení mechanických impendancl měniče a prostředí.These are angular focusing probes and the like, where the probe transmits to the load environment, in front of the conversion lens such as plexiglass and also liquid for immersion or measurement purposes. Then, the acoustic resistance of the environment on both sides of the drive is less than the drive resistance. The disadvantage of this simple arrangement, where environments on both sides are adhered by only one layer of another environment, is the relatively small frequency bandwidth at a certain sensitivity. This is due to insufficient adaptation of the mechanical impendant to the drive and the environment.

Uvedené nevýhody odstraňuje piezoelektrická impulsová sonda podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že mezi přední stranou piezoelektrického měniče a zatěžovacím prostředím a mezi zadní stranou piezoelektrického měniče a tlumicím prostředím jsou umístěny tři planparalelní vrstvy o tloušťce menší než je polovina vlnové délky ultrazvukové vlny v příslušné planparalelní vrstvě. Akustický odpor střední planparalelní vrstvy je vždy větší než akustický odpor zatěžovaciho i tlumicího prostředí. Akustické odpory obou krajních planparalelnich vrstev jsou menší než akustické odpory střední planparalelní vrstvy.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the piezoelectric pulse probe according to the invention, which consists in that between the front side of the piezoelectric transducer and the loading medium and between the rear side of the piezoelectric transducer and the damping medium planparallel layer. The acoustic resistance of the middle planar layer is always greater than the acoustic resistance of the loading and damping environment. The acoustic resistances of both outer planar parallel layers are smaller than the acoustic resistances of the middle planar parallel layer.

Uspořádáním piezoelektrické impulzové sondy podle vynálezu se zvýši šířka frekvenčního pásma i citlivost sondy.By designing the piezoelectric pulse probe according to the invention, both the bandwidth and the sensitivity of the probe are increased.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněno uspořádání piezoelektrické impulznf sondy podle vynálezu.The attached drawing shows schematically the arrangement of a piezoelectric pulse probe according to the invention.

Piezoelektrický měnič 1^ obvykle z piezokeramiky, má akustický odpor z^. Na jedné nebo na obou stranách k piezoelektrickému snímači 2 postupně přiléhají planparalelní vrstvy 2., J3, ý, 2, 3', 4' s akustickými odpory z^, z^, z', z^, zí^ a s tlouštkami d₂, d^, d^, dj, d^, d^ podle materiálu z něhož jsou vyrobeny a které jsou menší než je polovina vlnové délky As ultrazvukové vlny v příslušné planparalelní vrstvě. Dále jedna z krajních planparalelnich vrstev 2, 2' nebo druhých krajních planparalelnich vrstev ý, 4' má tloušťku menší než je desetina délky /\ultrazvukové vlny v této vrstvě. Tlumicí prostředí 5' a zatěžovací prostředí 5 jsou z hlediska šíření ultrazvukových vln nekonečné, to jest případné echo od jejich konce neinterferuje a tlouštky planparalelnich vrstev z jedné strany piezoelektrického měniče se vyjádří taktoThe piezoelectric transducer 1, typically of piezoceramic, has an acoustic resistance of. On one or both sides of the piezoelectric transducer 2, planar parallel layers 2, 3, 3, 2, 3 ', 4' are successively adjacent to the piezoelectric transducer 2 with acoustic resistances z 2, z 2, z 2, z 2, z 2 and thickness d ₂ , d,, d,, d,, d,, d podle according to the material from which they are made and which are less than half the wavelength λ of the ultrasonic wave in the respective planparallel layer. Further, one of the outer planar parallel layers 2, 2 'or the second outer planar parallel layers 1, 4' has a thickness less than one tenth of the ultrasonic wave length / µ in that layer. The damping medium 5 'and the loading medium 5 are infinite in terms of the propagation of ultrasonic waves, i.e. the possible echo from their end does not interfere and the planar parallel layer thicknesses from one side of the piezoelectric transducer are expressed as follows

Claims

OBJECT OF THE INVENTION •

Piezoelectric pulse probe designed for environments with less acoustic resistance than a piezoelectric transducer, characterized in that three planar parallel layers (2, 3, 4) are located between the front of the piezoelectric sensor (1) and the load medium (5) and between the rear side of the piezoelectric transducer (1) and the damping medium (5 ') are provided with three planar parallel layers (2', 3 ', 4) less than half the wavelength of the ultrasonic wave in the respective planar parallel layer, the acoustic resistance of the central planar parallel layer (3, 3 ') is always greater than the acoustic resistance of the load medium (5) and the damping medium (5 *), while the acoustic resistances of the two outer planar parallel layers (2, 4, 2, 4') are lower than (3, 3 ').

2. The piezoelectric pulse probe according to claim 1, wherein the thickness of one of the outer planar layers (2, 2 ') or the second planar parallel layers (4, 4 ') has a thickness less than one tenth of the ultrasonic wave length in that layer.